CN110439483A - 套管连接装置和套管连接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种套管连接装置和套管连接方法，属于油气设备领域。套管连接装置包括：中心杆；中心杆上沿中心杆的长度方向依次套接有限位压帽、推力轴承和限位垫环，限位压帽与中心杆螺纹连接；中心杆靠近限位压帽的一端设置有用于与紧扣钻具连接的第一连接组件，中心杆靠近限位垫环的一端设置有用于与套管连接的第二连接组件。本发明通过将限位压帽、推力轴承和限位垫环依次套接在中心杆上，并通过限位压帽、推力轴承和限位垫环的组合来压住与中心杆连接的套管，由于推力轴承的滑动作用，降低了拆除套管连接装置的扭矩。解决了相关技术中套管连接装置难以拆除的问题。达到了套管连接装置容易拆除的效果。

Description

套管连接装置和套管连接方法

技术领域

本发明涉及油气设备领域，特别涉及一种套管连接装置和套管连接方法。

背景技术

在更换生产井(生产井为开采石油和天然气而钻的井或者由其转为采油、采气的井)中的套管时，通常的流程为：1、将旧的套管从生产井中取出；2、将新的套管放入生产井中；3、将通过套管连接器将紧扣钻具与新的套管连接；4、通过紧扣钻具转动新的套管，使新的套管与井下的其他套管构成螺纹连接。

相关技术中有一种套管连接装置，该套管连接装置包括中心杆，该中心杆的一端设置有外螺纹，另一端设置有内螺纹，该内螺纹和外螺纹的旋转方向相同。其中设置有外螺纹的一端可以用于与套管的母扣接箍连接，设置有内螺纹的一端可以用于与紧扣钻具连接，中心杆上的螺纹的旋转方向与套管上的螺纹的旋转方向相同，这样在紧扣钻具转动时，能够同时紧固套管连接装置与紧扣钻具以及套管之间的连接。

在实现本发明的过程中，发明人发现相关技术至少存在以下问题：在紧扣钻具转动以使新的套管与井下的其他套管构成螺纹连接时，套管连接装置与紧扣钻具以及套管之间的螺纹连接会越来越紧，使得后续套管连接装置难以拆除。

发明内容

本发明实施例提供了一种套管连接装置和套管连接方法，能够解决相关技术中套管连接装置难以拆除的问题。所述技术方案如下：

根据本发明的第一方面，提供了一种套管连接装置，所述套管连接装置包括：

中心杆；

所述中心杆上沿所述中心杆的长度方向依次套接有限位压帽、推力轴承和限位垫环，所述限位压帽与所述中心杆螺纹连接；

所述中心杆靠近所述限位压帽的一端设置有用于与紧扣钻具连接的第一连接组件，所述中心杆靠近所述限位垫环的一端设置有用于与套管连接的第二连接组件。

可选的，所述限位压帽上设置有手柄。

可选的，所述中心杆上设置有限位槽，

所述限位垫环上设置有通孔和限位销钉，所述限位销钉的一端位于所述限位槽中，另一端位于所述通孔中，或所述另一端位于所述限位垫环外部。

可选的，所述第一连接组件包括设置于所述中心杆内壁的内螺纹。

可选的，所述第二连接组件包括设置于所述中心杆外壁的外螺纹。

可选的，所述推力轴承包括两个环形止推垫片和设置在所述两个环形止推垫片之间的滚动组件。

可选的，所述两个环形止推垫片远离所述滚动组件的一面设置有摩擦结构。

可选的，所述摩擦结构包括交叉凹槽。

可选的，所述推力轴承为推力球轴承，或者所述推力轴承为推力滚子轴承。

可选的，所述中心杆外壁设置有梯形螺纹，

所述限位压帽通过所述梯形螺纹与所述中心杆螺纹连接。

根据本发明实施例的第二方面，提供一种套管连接方法，用于套管连接装置，所述套管连接装置包括中心杆；所述中心杆上沿所述中心杆的长度方向依次套接有限位压帽、推力轴承和限位垫环，所述限位压帽与所述中心杆螺纹连接；所述中心杆靠近所述限位压帽的一端设置有用于与紧扣钻具连接的第一连接组件，所述中心杆靠近所述限位垫环的一端设置有用于与套管连接的第二连接组件，

所述方法包括：

将所述第二连接组件与所述套管连接；

旋转所述限位压帽，使所述限位压帽沿靠近所述套管的方向移动，所述推力轴承能够在所述限位压帽的推动下推动所述限位垫环抵在所述套管上；

当旋转所述限位压帽的扭矩达到预设值时，停止旋转所述限位压帽；

将所述第一连接组件与所述紧扣钻具连接。

可选的，所述停止旋转所述限位压帽之后，所述方法还包括：

旋转所述限位压帽，使所述限位压帽沿远离所述套管的方向移动，以解除所述限位垫环抵在所述套管的压紧力。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过将限位压帽、推力轴承和限位垫环依次套接在中心杆上，并通过限位压帽、推力轴承和限位垫环的组合来压住与中心杆连接的套管，由于推力轴承的滑动作用，降低了拆除套管连接装置的扭矩。解决了相关技术中在紧扣钻具转动以使新的套管与井下的其他套管构成螺纹连接时，套管连接装置与紧扣钻具以及套管之间的螺纹连接会越来越紧，使得后续套管连接装置难以拆除的问题。达到了套管连接装置容易拆除的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是相关技术中一种套管连接装置与紧扣钻具以及套管的连接结构示意图；

图2是本发明实施例示出的一种套管连接装置的结构示意图；

图3是本发明实施例示出的另一种套管连接装置的结构示意图；

图4是图3所示套管连接装置中推力轴承的俯视图；

图5是图3所示套管连接装置沿中心杆的轴平面切割的剖面图；

图6是本发明实施例提供的一种套管连接方法的流程图；

图7是图6所示方法中一种套管连接装置的连接结构示意图。

通过上述附图，已示出本发明明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本发明构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

相关技术中，套管连接装置与紧扣钻具以及套管的连接结构可以如图1所示，其中，套管连接装置包括中心杆11，该中心杆11的一端设置有外螺纹，另一端设置有内螺纹，该内螺纹和外螺纹的旋转方向相同。其中设置有外螺纹的一端可以用于与套管接箍50连接，设置有内螺纹的一端可以用于与紧扣钻具40连接，中心杆11上的螺纹的旋转方向与套管接箍50上的螺纹的旋转方向相同，这样在紧扣钻具40转动时，能够同时紧固中心杆11与紧扣钻具40以及套管接箍50之间的连接。

但是，这样会使得套管连接装置的中心杆11与套管接箍50之间的扭矩越来越大，进而可能造成套管以及套管连接装置连接处的螺纹损坏等问题。

本发明实施例提供了一种套管连接装置和套管连接方法，能够解决相关技术中出现的该问题。

图2是本发明实施例示出的一种套管连接装置的结构示意图。该套管连接装置可以包括：

中心杆21。

中心杆21上沿中心杆21的长度方向f依次套接有限位压帽22、推力轴承23和限位垫环24，限位压帽22与中心杆21螺纹连接。

中心杆21靠近限位压帽22的一端设置有用于与紧扣钻具(图2中未示出)连接的第一连接组件d1，中心杆靠近限位垫环24的一端设置有用于与套管连接的第二连接组件d2。

其中，推力轴承23能够通过自身的转动来降低旋转限位压帽22所需要的扭矩，进而实现便于解除套管和套管连接装置之间的螺纹连接的效果。

综上所述，本发明实施例提供的套管连接装置，通过将限位压帽、推力轴承和限位垫环依次套接在中心杆上，并通过限位压帽、推力轴承和限位垫环的组合来压住与中心杆连接的套管，由于推力轴承的滑动作用，降低了拆除套管连接装置的扭矩。解决了相关技术中在紧扣钻具转动以使新的套管与井下的其他套管构成螺纹连接时，套管连接装置与紧扣钻具以及套管之间的螺纹连接会越来越紧，使得后续套管连接装置难以拆除的问题。达到了套管连接装置容易拆除的效果。

请参考图3，其示出了本发明实施例提供的另一种套管连接装置的结构示意图，该套管连接装置在图2所示的套管连接装置的基础上增加了一些部件。

可选的，限位压帽22上设置有手柄221。

可选的，中心杆21外壁设置有梯形螺纹211，限位压帽22通过梯形螺纹211与中心杆21螺纹连接。

可选的，推力轴承23包括两个环形止推垫片231和设置在两个环形止推垫片231之间的滚动组件232。

可选的，推力轴承23为推力球轴承，或者推力轴承为推力滚子轴承。

可选的，如图4所示，其为图3所示套管连接装置中推力轴承的俯视图，其中，两个环形止推垫片231远离滚动组件的一面设置有摩擦结构c。

可选的，摩擦结构c包括交叉凹槽。

可选的，如图5所示，其为图3所示套管连接装置沿中心杆21的轴平面(中心杆21的轴平面为包含中心杆21的轴线z的平面)切割的剖面图。

可选的，中心杆21上设置有限位槽212，限位垫环24上设置有通孔(图5中未标出)和限位销钉241，限位销钉241的一端位于限位槽212中，另一端位于通孔中，或另一端位于限位垫环24外部。该限位槽212与与销钉241的组合结构能够限制限位垫环24在中心杆21的长度方向f上的移动距离，避免限位垫环24随意移动。

可选的，第一连接组件d1包括设置于中心杆21内壁的内螺纹。

可选的，第二连接组件d2包括设置于中心杆21外壁的外螺纹。该外螺纹可以与套管上的接箍的内螺纹构成螺纹连接，以使套管连接装置与套管连接。

综上所述，本发明实施例提供的套管连接装置，通过将限位压帽、推力轴承和限位垫环依次套接在中心杆上，并通过限位压帽、推力轴承和限位垫环的组合来压住与中心杆连接的套管，由于推力轴承的滑动作用，降低了拆除套管连接装置的扭矩。解决了相关技术中在紧扣钻具转动以使新的套管与井下的其他套管构成螺纹连接时，套管连接装置与紧扣钻具以及套管之间的螺纹连接会越来越紧，使得后续套管连接装置难以拆除的问题。达到了套管连接装置容易拆除的效果。

图6是本发明实施例提供的一种套管连接方法的流程图，用于上述实施例提供的套管连接装置，该套管连接方法可以包括下面几个步骤：

步骤401、将套管下入生产井中。

在使用本发明实施例提供的方法时，首先可以将套管下入生产井中，并使套管一端的接箍(该接箍设置有内螺纹)位于生产井外。套管位于生产井中的一端设置有另一个接箍(该接箍设置有外螺纹)，该接箍用于与生产井中的其它套管连接。

步骤402、将第二连接组件与套管连接。

可以将中心杆一端的第二连接组件与套管连接，在连接时可以将第二连接组件的外螺纹上至满扣。

步骤403、旋转限位压帽，使限位压帽沿靠近套管的方向移动，推力轴承能够在限位压帽的推动下推动限位垫环抵在套管上。

可以通过手柄来旋转限位压帽，限位压帽会推动推力轴承和限位垫环沿中心杆的长度方向移动，并压在套管接箍的上端面，套管接箍套装在限位垫环内。

步骤404、当旋转限位压帽的扭矩达到预设值时，停止旋转限位压帽。

继续旋转紧限位压帽至扭矩达到预设值时，完成了中心杆下部第二连接组件与套管(或套管短节)接箍的锁定，可以停止旋转限位压帽。其中，预设值可以在1000牛米(N·m)左右。此时，完成了中心杆下部第二连接组件与套管(或套管短节)接箍的锁定，在后续的旋转过程中，中心杆仅向套管传递扭矩而不会继续产生相对转动导致套管接箍，进而避免了发生造扣、涨扣和损伤丝扣等问题。

步骤405、将第一连接组件与紧扣钻具连接。

可以通过液压钳将中心杆一端的第一连接组件与紧扣钻具连接。

如图7所示，其为将第一连接组件与紧扣钻具连接后的套管连接装置的结构示意图，图7中其他标记的含义可以参考图5，在此不再赘述。

至本步骤结束，已经完成套管连接装置与套管以及紧扣钻具的连接。

步骤406、进行套管的连接。

在本步骤中，可以利用修井机将套管提出生产井并称重(由于井中可能存在一些影响测量压力的液体，因而可以将套管提出生产井来称重)，之后下放紧扣钻具至刚好露出套管接箍的位置，根据套管的重量控制与套管连接装置连接的套管施加在生产井中的就套管的压力≤10千牛(KN)。利用转盘或液压转动装置旋转紧扣钻具，带动井内全部套管旋转，边旋转边下放，圈数控制在26圈左右，完成套管的连接。

步骤407、旋转限位压帽，使限位压帽沿远离套管的方向移动，以解除限位垫环抵在套管的压紧力。

完成套管的连接之后，可以旋转限位压帽，使限位压帽沿远离套管的方向移动，以解除限位垫环抵在套管的压紧力，因为推力轴承的滑动作用，使得解除该连接所需的扭矩较小。之后可以通过转盘或液压转动装置旋转紧扣钻具，以拆除套管连接装置与套管之间的连接。

本发明实施例在旋转紧扣钻具、中心杆或套管等组件时，旋转方向可以由各个组件之间的螺纹的旋转方向以及所要达成的效果而定，示例性的，第二连接组件上设置的外螺纹为顺时针旋转旋入的螺纹(或称右旋螺纹)，则要解除第二连接组件与套管之间的螺纹连接时，可以逆时针旋转中心杆。

综上所述，本发明实施例提供的套管连接方法，通过将限位压帽、推力轴承和限位垫环依次套接在中心杆上，并通过限位压帽、推力轴承和限位垫环的组合来压住与中心杆连接的套管，由于推力轴承的滑动作用，降低了拆除套管连接装置的扭矩。解决了相关技术中在紧扣钻具转动以使新的套管与井下的其他套管构成螺纹连接时，套管连接装置与紧扣钻具以及套管之间的螺纹连接会越来越紧，使得后续套管连接装置难以拆除的问题。达到了套管连接装置容易拆除的效果。

在本发明中，术语“第一”和“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种套管连接装置，其特征在于，所述套管连接装置包括：

中心杆；

所述中心杆上沿所述中心杆的长度方向依次套接有限位压帽、推力轴承和限位垫环，所述限位压帽与所述中心杆螺纹连接；

所述中心杆靠近所述限位压帽的一端设置有用于与紧扣钻具连接的第一连接组件，所述中心杆靠近所述限位垫环的一端设置有用于与套管连接的第二连接组件。

2.根据权利要求1所述的套管连接装置，其特征在于，所述限位压帽上设置有手柄。

3.根据权利要求1所述的套管连接装置，其特征在于，所述中心杆上设置有限位槽，

所述限位垫环上设置有通孔和限位销钉，所述限位销钉的一端位于所述限位槽中，另一端位于所述通孔中，或所述另一端位于所述限位垫环外部。

4.根据权利要求1所述的套管连接装置，其特征在于，所述第一连接组件包括设置于所述中心杆内壁的内螺纹。

5.根据权利要求4所述的套管连接装置，其特征在于，所述第二连接组件包括设置于所述中心杆外壁的外螺纹。

6.根据权利要求1所述的套管连接装置，其特征在于，所述推力轴承包括两个环形止推垫片和设置在所述两个环形止推垫片之间的滚动组件。

7.根据权利要求6所述的套管连接装置，其特征在于，所述两个环形止推垫片远离所述滚动组件的一面设置有摩擦结构。

8.根据权利要求1所述的套管连接装置，其特征在于，所述中心杆外壁设置有梯形螺纹，

所述限位压帽通过所述梯形螺纹与所述中心杆螺纹连接。

9.一种套管连接方法，其特征在于，用于套管连接装置，所述套管连接装置包括中心杆；所述中心杆上沿所述中心杆的长度方向依次套接有限位压帽、推力轴承和限位垫环，所述限位压帽与所述中心杆螺纹连接；所述中心杆靠近所述限位压帽的一端设置有用于与紧扣钻具连接的第一连接组件，所述中心杆靠近所述限位垫环的一端设置有用于与套管连接的第二连接组件，

所述方法包括：

将所述第二连接组件与所述套管连接；

旋转所述限位压帽，使所述限位压帽沿靠近所述套管的方向移动，所述推力轴承能够在所述限位压帽的推动下推动所述限位垫环抵在所述套管上；

当旋转所述限位压帽的扭矩达到预设值时，停止旋转所述限位压帽；

将所述第一连接组件与所述紧扣钻具连接。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述停止旋转所述限位压帽之后，所述方法还包括：

旋转所述限位压帽，使所述限位压帽沿远离所述套管的方向移动，以解除所述限位垫环抵在所述套管的压紧力。